中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：繼中國(guó)電池企業(yè)寧德時(shí)代、億緯鋰能、遠(yuǎn)景動(dòng)力后，德國(guó)寶馬集團(tuán)的新一代46系列大圓柱形鋰離子電池的供應(yīng)商天團(tuán)或?qū)⒃僬腥肴毡舅上隆?/span>
據(jù)《華爾街日?qǐng)?bào)》4月5日?qǐng)?bào)道，寶馬集團(tuán)正在與這家老牌日本電池制造商進(jìn)行談判，在北美建立一座電池工廠，生產(chǎn)46系列大圓柱電池。但合作的進(jìn)一步細(xì)節(jié)，包括工廠地點(diǎn)和產(chǎn)能目前還不得而知。
去年9月，寶馬集團(tuán)宣布，將從2025年起在“新世代”車(chē)型中使用46毫米標(biāo)準(zhǔn)直徑的大圓柱形鋰離子電池。新的電池技術(shù)將大幅提升能量密度、續(xù)航能力和充電速度，同時(shí)，電池制造過(guò)程中還將減少碳足跡和資源消耗。
為滿足新電池的生產(chǎn)需求，寶馬集團(tuán)將在全球建造六座工廠。去年9月，寶馬首先與寧德時(shí)代、億緯鋰能簽訂了合約，合約總價(jià)值超過(guò)百億歐元。兩家電池公司將在中國(guó)和歐洲各自建立兩座電池工廠，每座工廠的年產(chǎn)能將達(dá)20GWh。
10月，第三位電池供應(yīng)商露出真身——遠(yuǎn)景動(dòng)力公告稱(chēng)將在美國(guó)南卡羅來(lái)納州建設(shè)一家新電池工廠，年產(chǎn)能30GWh，工廠計(jì)劃2026年投產(chǎn)，將為寶馬在美國(guó)斯帕坦堡的工廠供應(yīng)大圓柱形電池。
實(shí)際上，寶馬此次或選擇與松下在46系列大圓柱電池上合作并不令人意外，因?yàn)楫吘顾上露嗄陙?lái)一直在為電動(dòng)汽車(chē)提供1865和2170型號(hào)的圓柱形鋰離子電池。松下也是特斯拉的第一個(gè)電池合作伙伴——目前，特斯拉Model 3和Model Y所裝載的2170電池即是在松下和特斯拉聯(lián)合運(yùn)營(yíng)的內(nèi)華達(dá)超級(jí)工廠中生產(chǎn)。
不僅如此，松下也具備了46系列大圓柱電池的生產(chǎn)能力，其在日本工廠的試驗(yàn)生產(chǎn)線上生產(chǎn)出了特斯拉需要的4680電池，并已于2022年年中向特斯拉交付了第一批樣品電池。
根據(jù)松下的最新計(jì)劃，未來(lái)4680電池的批量生產(chǎn)將在美國(guó)進(jìn)行——公司已經(jīng)宣布在堪薩斯州建立一家工廠，并計(jì)劃在俄克拉荷馬州也計(jì)劃建立一家新的電池廠。
不過(guò)，寶馬研發(fā)的46系列大圓柱鋰離子電池可能跟特斯拉的4680電池稍有不同。據(jù)寶馬此前透露，其大圓柱電池有兩種型號(hào)，直徑46毫米，高度分別為95毫米和120毫米，這意味著其電池型號(hào)比特斯拉的4680電池更胖，單體電芯的容量也會(huì)更大。
據(jù)electrive網(wǎng)站介紹，未來(lái)寶馬的電動(dòng)轎車(chē)和旅行車(chē)車(chē)型將使用95毫米高的大圓柱形電池，電動(dòng)SUV車(chē)型將使用120毫米高的大圓柱形電池。
據(jù)了解，到2025年底，寶馬集團(tuán)計(jì)劃在全球交付超過(guò)200萬(wàn)輛純電動(dòng)車(chē)，到2030年之前，寶馬集團(tuán)純電動(dòng)車(chē)型將占據(jù)其全球車(chē)輛銷(xiāo)量的50%?！靶率来避?chē)型將為寶馬集團(tuán)的純電動(dòng)車(chē)銷(xiāo)量做出重大貢獻(xiàn)。
電動(dòng)汽車(chē)電池將進(jìn)入大圓柱時(shí)代？
在全球范圍內(nèi)來(lái)看，大圓柱電池當(dāng)下風(fēng)頭正勁。除了特斯拉和寶馬，宣布未來(lái)使用大圓柱形電池的全球知名車(chē)企還有通用、大眾、保時(shí)捷、戴姆勒、蔚來(lái)以及Stellantis。據(jù)《華爾街日?qǐng)?bào)》同日?qǐng)?bào)道，目前Stellantis也在與松下談判，合作在北美建造工廠生產(chǎn)4680型號(hào)的電池。
電池企業(yè)方面，國(guó)內(nèi)的寧德時(shí)代、億緯鋰能、比克，國(guó)外的LG新能源、松下都具備了46系列大圓柱電池的生產(chǎn)能力。
據(jù)介紹，鋰離子電池產(chǎn)品的常規(guī)形態(tài)有方形、軟包和圓柱三大類(lèi)。近年來(lái)，由于單體能量密度的劣勢(shì)，圓柱類(lèi)電池在電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)的份額不斷萎縮。而占據(jù)全球動(dòng)力電池產(chǎn)能60%左右、以寧德時(shí)代和比亞迪為首的中國(guó)電池廠商，基本選擇了方形和軟包路線（其中方形又是主流），在其帶領(lǐng)下，國(guó)內(nèi)的新能源汽車(chē)企業(yè)和動(dòng)力電池也主要以這兩種技術(shù)路線為主。
46大圓柱型電池初登歷史舞臺(tái)是在2020年。當(dāng)年9月，馬斯克在其“電池日”上石破天驚地發(fā)布了4680電池，并宣稱(chēng)，相較于2170圓柱形電池，特斯拉的4680電池的能量將是前者的5倍，車(chē)輛續(xù)航里程將提高16％，功率提升6倍，未來(lái)結(jié)合電池材料和車(chē)輛設(shè)計(jì)的改進(jìn)，續(xù)航里程將提高56％。
在一些業(yè)內(nèi)人士看來(lái)，大圓柱電池解決的是電動(dòng)汽車(chē)電池一致性、安全性、生產(chǎn)效率以及成本的關(guān)鍵問(wèn)題。其中，一致性有利于適配同一車(chē)企不同配置/不同平臺(tái)的電池系統(tǒng)產(chǎn)品，提升產(chǎn)品的規(guī)模化效應(yīng)。而圓柱形電芯的低膨脹性使得電池正負(fù)極能夠使用更高比能量的化學(xué)體系材料，提高產(chǎn)品的能量密度。
例如，寶馬集團(tuán)負(fù)責(zé)研發(fā)的董事韋博凡此前表示，寶馬的46系列大圓柱電池，相較于第五代方形電池，正極鎳含量更高，負(fù)極中增加了硅的含量，電池單體能量密度將提升20%以上，續(xù)航里程提升30%，充電速度提升30%。
安全性上，46大圓柱電池的全極耳設(shè)計(jì)能夠進(jìn)一步提高電池的散熱性，電池的電流路徑更短，電流傳導(dǎo)面積更大，阻抗減小，使得大電流充放電的溫升更小。
對(duì)新能源車(chē)企而言，最具誘惑的還是降本。據(jù)銀河證券分析，以電池生產(chǎn)中的卷繞工藝為例，傳統(tǒng)電池由于有極耳，電池生產(chǎn)在卷繞環(huán)節(jié)就需要不停地啟動(dòng)和停止，46大圓柱形電池使用全極耳的設(shè)計(jì)，卷繞工藝可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)高速不間斷生產(chǎn)，達(dá)到300ppm的高速制造，而方形鋁殼一般僅為10-20ppm，由此生產(chǎn)效率能夠得到極大提高。
不僅如此，大圓柱形電池也較適合CTC（電芯到底盤(pán)）和一體化壓鑄技術(shù)。對(duì)比方殼電池，圓柱電池的布局會(huì)更靈活，能適應(yīng)各種不同的底盤(pán)，使得車(chē)企在生產(chǎn)制造過(guò)程中成本進(jìn)一步降低。
根據(jù)寶馬的公告，第六代大圓柱電池相較于第五代方形電池產(chǎn)品，成本可降低多達(dá)50%。而特斯拉此前也表示，未來(lái)4680電池大規(guī)模生產(chǎn)后，生產(chǎn)成本將在現(xiàn)在的基礎(chǔ)上再降低54%。
大規(guī)模量產(chǎn)還有點(diǎn)兒難，高端設(shè)備是關(guān)鍵
在不少業(yè)內(nèi)人士看來(lái)，46大圓柱電池之所以成為時(shí)下寵兒，除了其自身的性能優(yōu)勢(shì)，很大一部分原因也是特斯拉依托其體量，發(fā)起并定義了4680的標(biāo)準(zhǔn)，帶動(dòng)了多個(gè)行業(yè)主流電池廠商和設(shè)備廠商的跟進(jìn)。
不過(guò)，大圓柱電池自發(fā)布以來(lái)，其良率、量產(chǎn)進(jìn)度一直未能及預(yù)期。目前全球成功將其量產(chǎn)的企業(yè)也只有特斯拉一家，今年年初實(shí)現(xiàn)的產(chǎn)能據(jù)估計(jì)也僅有4GWh左右，而根據(jù)馬斯克2020年的規(guī)劃，其原本要在2022年就實(shí)現(xiàn)4680電池100GWh的產(chǎn)能。
“明年，才是4680年！”馬斯克今年年初說(shuō)。
一方面，大圓柱電池所需要的高鎳正極，硅基負(fù)極，碳納米管導(dǎo)電劑等材料供應(yīng)鏈都有待成熟。另一方面由于大圓柱電池采用全新的全極耳設(shè)計(jì)，（以往，極耳是動(dòng)力電池的最基本構(gòu)造之一，是電芯內(nèi)正負(fù)極集流體與首尾蓋板連接的必要部件，而全極耳設(shè)計(jì)則是正負(fù)極集流體與蓋板／殼體的直連），電池極耳切割、揉平、激光焊接等工藝環(huán)節(jié)變化較大，工藝復(fù)雜性高，對(duì)設(shè)備精度、效率提出了更高的要求。
例如切割環(huán)節(jié)，銀河證券分析指出，傳統(tǒng)極片切割方法采用步進(jìn)運(yùn)動(dòng)式模切工藝，即按照電池規(guī)格，對(duì)經(jīng)過(guò)輥壓的電池極片進(jìn)行分條，而46大圓柱電池在極片切割的過(guò)程中直接在極片一側(cè)空箔上連續(xù)切割極耳成型。在切割技術(shù)、速度、精度以及產(chǎn)品質(zhì)量上，對(duì)高速制片設(shè)備提出了更高要求。
又如焊接環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)圓柱電池有兩個(gè)極耳，只需要進(jìn)行兩個(gè)極耳的點(diǎn)焊，46大圓柱電池存在多個(gè)極耳，正負(fù)極整體與集流盤(pán)焊接，集流盤(pán)上細(xì)絲焊縫數(shù)量較多，焊點(diǎn)數(shù)量大幅增加（4680焊接點(diǎn)位較2170增加了5倍），并且一般需要使用連續(xù)激光焊接設(shè)備。
聯(lián)贏激光官網(wǎng)信息則進(jìn)一步指出，相比方形電池，大圓柱全極耳所需的面焊，其激光焊接工序從5道增加至7道，所需焊接設(shè)備也更多，一般情況下，單GWh相較于2170電池產(chǎn)線，需要增加5臺(tái)焊接設(shè)備和5臺(tái)模切機(jī)。
也正因?yàn)槿绱?，不僅近期傳出特斯拉向中國(guó)電池材料供應(yīng)商容百科技和東山精密求助的消息，馬斯克本人也不止一次公開(kāi)感嘆，“新電池技術(shù)的量產(chǎn)應(yīng)用很難，制造制造電池的設(shè)備更難！”
